基于圖像的旋轉(zhuǎn)體文物重建系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、博物館是收集、保護(hù)和展示各種重要文物的場(chǎng)所,但展覽空間有限,在實(shí)現(xiàn)資源共享、傳播古老中國(guó)文化方面存在諸多限制。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,用數(shù)字化手段建成基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化博物館系統(tǒng),可以較好地解決這些問(wèn)題。而文物的三維重建技術(shù)則是數(shù)字化博物館建設(shè)中最關(guān)鍵的技術(shù)之一。
　　 旋轉(zhuǎn)體是文物中比較常見(jiàn)的一類。在出土的大量文物中,許多陶器、瓷器、鐵器、銅器等都是旋轉(zhuǎn)體,旋轉(zhuǎn)體的三維重建技術(shù)在文物保護(hù)、展示等方面具有重大意義。因此,研究如何從

2、現(xiàn)實(shí)世界直接和快速地重建旋轉(zhuǎn)體的三維模型,逐漸成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的研究者努力的目標(biāo)。
　　 根據(jù)使用設(shè)備的不同,旋轉(zhuǎn)體的三維重建主要可以分為兩類方法:基于三維掃描的方法和基于二維圖像的方法。前者能夠精確獲取旋轉(zhuǎn)體的三維點(diǎn)云模型,但具有代價(jià)昂貴、使用方法具有侵略性、適用范圍受限、數(shù)據(jù)采集不完善等缺點(diǎn),并不適用于旋轉(zhuǎn)體文物。后者則以使用攝像設(shè)備的方法為主,具備成本低、設(shè)備靈活、彩色紋理獲取簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。基于二維圖像的方法

3、也主要有兩類:一類是由二維圖像重建出三維點(diǎn)云模型,再進(jìn)行表面重建,不但適用于旋轉(zhuǎn)體對(duì)象,也適用于其它現(xiàn)實(shí)物體,但獲取的點(diǎn)云模型通常存在噪聲多、數(shù)據(jù)點(diǎn)稀疏不完整等問(wèn)題。另一類充分利用了旋轉(zhuǎn)體特有的幾何結(jié)構(gòu),通過(guò)二維圖像直接估計(jì)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸和母曲線,是旋轉(zhuǎn)體三維重建研究的主流方法,但通常難以獲取完整的紋理信息。
　　 本文在前人工作的基礎(chǔ)上,研究設(shè)計(jì)基于多幅圖像的旋轉(zhuǎn)體文物重建系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用價(jià)格較低的照相機(jī)設(shè)備取代三維掃描儀來(lái)獲

4、取三維點(diǎn)云模型,既可以解決三維掃描儀設(shè)備價(jià)格昂貴的問(wèn)題,還能獲取到完整的紋理信息。同時(shí)充分利用旋轉(zhuǎn)體固有的幾何特性,通過(guò)計(jì)算旋轉(zhuǎn)軸和母曲線重建三維表面模型,比通用的重建方法更有針對(duì)性,能有效處理點(diǎn)云模型獲取過(guò)程中遺留下來(lái)的噪聲多、數(shù)據(jù)點(diǎn)稀疏不完整等問(wèn)題。
　　 本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面:
　　 1)利用旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)上特有的幾何特性,研究并實(shí)現(xiàn)基于圖像的旋轉(zhuǎn)體文物重建系統(tǒng),并對(duì)系統(tǒng)中采用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究,分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果